JIPB | 中国科学院遗传发育所所王国栋课题组解析大豆皂苷合成途径及其新功能

以下文章来源于JIPB ，作者JIPB

大豆籽粒富含蛋白和油脂，以及对人体健康有益的特异性代谢物大豆皂苷。研究表明A类皂苷的乙酰基是导致大豆中苦涩味的直接原因。在大豆食品实际生产中常会去除富含A类皂苷的籽粒胚轴；大豆育种工作者致力于筛选A类皂苷缺失，或含有未乙酰化A类皂苷的大豆品系。到目前为止，大豆皂苷A乙酰基转移酶的编码基因尚未见报道。

JIPB近日在线发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所王国栋课题组题为“A recently evolved BAHD acetyltransferase, responsible for bitter soyasaponin A production, is indispensable for soybean seed germination”的研究论文（https://doi.org/10.1111/jipb.13553）。该研究发现大豆中一个BAHD类酰基转移酶GmSSAcT1能够连续催化三步或四步A类大豆皂苷C-22位末端糖的乙酰化反应，转基因大豆分析表明GmSSAcT1功能缺失会导致大豆种子无法正常萌发。

王国栋课题组利用基因共表达分析从大豆103个BAHD类酰基转移酶成员中确定GmSSAcT1为候选基因。体外生化分析表明GmSSAcT1可以利用去乙酰化的Aa和Ab大豆皂苷为底物连续催化三步或四步乙酰化反应生成大豆皂苷Aa和Ab。需要指出的是，研究并没有发现GmSSAcT1具有先前报道的可以催化异黄酮丙二酰化反应，而且进化树分析和蛋白结构模拟表明GmSSAcT1的新功能来源于大豆异黄酮丙二酰基转移酶的基因复制和功能分化。利用Cas9技术构建的突变体材料Ab类大豆皂苷几乎检测不到，而去乙酰化的大豆皂苷则显著提高。ssact1突变体纯合材料均表现出种子不萌发，也可以进一步解释为什么前期大规模突变体筛选并没有获得富含未乙酰化修饰A类皂苷的大豆株系。

图. GmSSAcT1负责催化A型大豆皂苷乙酰化和种子的正常萌发

王国栋课题组一直致力于对人体健康有益的植物特异性代谢物的途径解析和合成生物学应用，完成了啤酒花中黄腐醇和苦味酸代谢途径解析和植物中NAD补偿途径解析。近几年，以大豆群体为分析材料，通过高通量组学数据分析，寻找和解析大豆籽粒中各种营养物质（油脂、蛋白、维生素E、异黄酮和大豆皂苷等）代谢途径和调控不同代谢物之间的配比平衡（Fang et al., 2017; Chu et al., 2023）。这篇论文进一步揭示大豆籽粒中A类大豆皂苷的生物合成，为进一步培育含有未乙酰化修饰A类皂苷（苦味降低）的大豆品系奠定基础。

已经毕业的苑佳博士和马丽雅博士为该论文的共同第一作者，王国栋研究员为通讯作者。遗传发育所的田志喜、周奕华和孟文祥研究员也参与了该项研究工作。该研究得到了国家重点研发计划以及中国科学院重点部署项目的资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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